JPH039679A - Image pickup device using n-row of parallel reading solid-state image pickup elements - Google Patents
Image pickup device using n-row of parallel reading solid-state image pickup elementsInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、ＣＯＤ （ｃｈａｒｇｅ−ｃｏｕｐｌｅｄ
ｄｅｖｉｃｅ）等の電荷転送型の固体撮像素子を用い
た撮像装置に関する。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Field of Application] This invention is directed to a COD (charge-coupled
The present invention relates to an imaging device using a charge transfer solid-state imaging device such as a device.
近年、ＣＣＤセンサ等の固体撮像素子を用いたビデオカ
メラ、スチルビデオカメラ等が種々開発されている。そ
して、これらの用いられるＣＣＤセンサの画素数は、民
生用製品では〜４０４画素程度である。In recent years, various video cameras, still video cameras, etc. using solid-state imaging devices such as CCD sensors have been developed. The number of pixels of the CCD sensor used in these products is about 404 pixels in consumer products.
しかしながら、Ｅ Ｄ （ｅｘｔｅｎｄｅｄ ｄｅｆｉ
ｎｊｔｉｏｎ） ＴＶ 、 ＨＤ （ｈｉｇｈｔ ｄｅ
ｆｉｎｉｔｉｏｎ）Ｔ Ｖ等の新しいＴＶ方式の開発等
にともない、より画素数の多いＣＣＤセンサの開発が期
待されている。However, E D (extended defi
njtion) TV, HD (hight de
With the development of new TV systems such as (finition) TV, the development of CCD sensors with a larger number of pixels is expected.
例えば、ＨＤＴＶ用ＣＣＤセンサとしてＺｏｏ万画素の
ＣＣＤセンサの発表もある。For example, a Zoo megapixel CCD sensor has been announced as a CCD sensor for HDTV.
ところがこのようにＣＣＤセンサの画素数を増すと、駆
動周波数が高くなり、駆動電力もばかにならなくなると
ともに、撮像素子自身の発熱も問題となってくる。また
検出アンプ系の帯域も広くとらなくてはならなくなるた
め雑音も増大する。However, when the number of pixels of the CCD sensor is increased in this way, the driving frequency becomes high, the driving power becomes significant, and the heat generation of the image sensor itself becomes a problem. Furthermore, since the detection amplifier system must have a wide band, noise also increases.
これらの問題をともに低減する手法として並列読み出し
法が検討されている。Parallel reading methods are being considered as a method to reduce both of these problems.
第２図に、２行並列水平ＣＣＤを用いた２行並列読み出
しＣＣＤセンサの例を示す。この例の場合、駆動周波数
は半分、雑音は１／Ｊ２が見込まれるほか、水平ＣＣＤ
の単位ピッチを倍にでき。FIG. 2 shows an example of a two-row parallel readout CCD sensor using two-row parallel horizontal CCDs. In this example, the drive frequency is expected to be half, the noise is expected to be 1/J2, and the horizontal CCD
The unit pitch can be doubled.
加工も容易になるメリットがあるといわれている。さら
に、３並列、４並列の読み出し法に対応したＣＣＤセン
サも考えられる。It is said to have the advantage of being easier to process. Furthermore, CCD sensors compatible with 3-parallel and 4-parallel readout methods are also conceivable.
第３図には、第２図に示した２行並列読み出しＣＣＤセ
ンサから読み出した出力１および出力２を連続した信号
に合成するためのマルチプレクス回路を示す。FIG. 3 shows a multiplex circuit for combining output 1 and output 2 read from the two-row parallel readout CCD sensor shown in FIG. 2 into a continuous signal.
第３図において、出力１．出力２は、前述の２行並列読
み出しＣＣＤセンサからの出力信号で２重サンプリング
）等の処理はすでに施されているものとする。In FIG. 3, output 1. It is assumed that output 2 is an output signal from the above-mentioned two-row parallel readout CCD sensor and has already been subjected to processing such as double sampling.
出力１．出力２は３０１．３０２のアンプでそれぞれ等
しい振幅となる様にゲイン調整される。Output 1. The outputs 2 are gain-adjusted by amplifiers 301 and 302 so that they have equal amplitude.
次に３０３，３０４のクランプ回路で、それぞれの基準
電圧Ｖ 、 １ 、 Ｖ 、、２にクランプされる。こ
のクランプパルスとしては水平オプティカル・ブラック
画素（水平黒基準用画素）を示すＣＰＯＢパルスが用い
られる（以下オプティカル・ブラックをＯＢという）。Next, clamp circuits 303 and 304 clamp the voltages to the respective reference voltages V 1 , V , , 2. As this clamp pulse, a CPOB pulse indicating a horizontal optical black pixel (horizontal black reference pixel) is used (hereinafter, optical black will be referred to as OB).
ところで、本来はＶｒｌ＝Ｖｒ２とするべきであるが、
クランプ回路のバラツキ等により出力クランプレベルに
オフセットが生ずるため、Ｖｒｌ ％Ｆ、２＝±Δと
して、出力のクランプレベルを同一の直流電位に調整し
ている。このようにして、出力１．出力２はそれぞれ等
しい振幅。By the way, originally it should be Vrl=Vr2, but
Since an offset occurs in the output clamp level due to variations in the clamp circuit, etc., the output clamp level is adjusted to the same DC potential by setting Vrl%F,2=±Δ. In this way, output 1. Output 2 has equal amplitude.
直流レベルになる。スイッチＳでは、これらの信号を画
素毎にスイッチングし出力１．出力２をマルチブレクス
する。becomes DC level. The switch S switches these signals for each pixel and outputs 1. Multiplex output 2.
また、３行並列読み出しＣＣＤセンサ、４行並列読み出
しＣＣＤセンサ・−・・・などについても同様な構成に
よりＣＣＤセンサ出力信号をマルチブレクスして連続し
た信号に変換することができる。Further, with a similar configuration for a 3-row parallel readout CCD sensor, a 4-row parallel readout CCD sensor, etc., the CCD sensor output signal can be multiplexed and converted into a continuous signal.
しかし、この様な構成で実際に撮像装置を構成した場合
、第３図に示した各アンプ及び各クランプ回路の各ゲイ
ン及び各クランプ電位が温度等により微少変化してしま
う。この結果、映像信号中にキャリア・リークが発生す
る。However, when an imaging device is actually constructed with such a configuration, each gain and each clamp potential of each amplifier and each clamp circuit shown in FIG. 3 will change slightly due to temperature and the like. As a result, carrier leak occurs in the video signal.
特に、マルチブレクスされた出力信号は、一般に後に続
く映像信号処理回路中のガンマ補正回路により、低輝度
部が大きく伸張されるため（第４図参照）、キャリア・
リークの影響が特に目立つようになる。逆に、映像信号
中の高輝度部は、ガンマ補正回路により圧縮されるので
キサリア・リークの影響は、あまり目立たなくなる。In particular, in a multiplexed output signal, the low brightness portion is generally greatly expanded by the gamma correction circuit in the video signal processing circuit that follows (see Figure 4).
The effects of leaks become particularly noticeable. On the other hand, since the high-brightness portion in the video signal is compressed by the gamma correction circuit, the influence of the xaglia leak becomes less noticeable.
この様なキャリア・リークは、３行並列読み出しＣＣＤ
センサ、４行並列読み出しＣＣＤセンサ・・・・・・と
なるに従って低い周波数のキャリア・リークとなる（但
し、同一水平素数のＣＣＤセンサの場合）。This kind of carrier leak is caused by 3-row parallel readout CCD.
Sensor, 4-row parallel readout CCD sensor... The carrier leakage becomes lower frequency (however, in the case of CCD sensors with the same horizontal prime number).
本発明は、このような事情のもとてなさねたもので、マ
ルチプレクスの際のキャリア・リークの少い、ｎ行並列
読み出し固体撮像素子を用いた撮像装置を提供すること
を目的とするものである。The present invention has been made in consideration of such circumstances, and an object of the present invention is to provide an imaging device using an n-row parallel readout solid-state imaging device that causes less carrier leakage during multiplexing. It is something.
（３題を解決するための手段〕
本発明は、前記目的を達成するため、ｎ行並列読み出し
固体撮像素子を用いた撮像装置をつぎの（１）、（２）
のとおりに構成する。(Means for Solving the Three Problems) In order to achieve the above object, the present invention provides an imaging device using an n-row parallel readout solid-state imaging device that solves the following problems (1) and (2).
Configure as follows.
（１）垂直オプティカル・ブラック画素を有するｎ（但
しｎ＝２．３．４・−−−−−＞行並列読み出し固体撮
像素子を用いた撮像装置であって、該固体撮像素子のｎ
個の出力を夫々受けて利得調整を行うｎ個の増幅手段と
、該増幅手段の出力信号を夫々受けそのオプティカル・
ブラック画素部分のレベルを、基準レベルにクランプす
る１個のクランプ手段及びフィールドバック信号による
可変レベルにクランプする（ｎ−１）個のクランプ手段
と、該クランプ手段のｎ個の出力信号をマルチプレスク
するスイッチ手段と、該スイッチ手段の出力信号に対し
非画素信号期間をマスクするブランキング手段と、該ブ
ランキング手段よりも後段部の映像信号より前記（ｎ−
１）個のクランプ手段の前記フィールドバック信号を生
成する（ｎ−１）個のクランプレベル制御手段とを備え
ていることをｎ行並列読み出し固体撮像素子を用いた撮
像装置。(1) An imaging device using a solid-state image sensor with vertical optical black pixels (where n=2.3.4・----> row parallel readout, where n of the solid-state image sensor is
n amplifying means each receiving the output signal of the amplifying means and adjusting the gain;
One clamping means clamps the level of the black pixel portion to a reference level, (n-1) clamping means clamps the level of the black pixel portion to a variable level based on a feedback signal, and the n output signals of the clamping means are multiplexed. a blanking means for masking a non-pixel signal period with respect to the output signal of the switching means;
1) An imaging apparatus using an n-row parallel readout solid-state imaging device, comprising (n-1) clamp level control means for generating the feedback signals of the clamp means.
（２）前記（１）記載の撮像装置において、各クランプ
レベル制御手段は、垂直オプティカル・ブラック期間か
らブランキング期間を除いた期間中の、当該クランプレ
ベル制御手段がフィードバック信号を供給するクランプ
手段の出力信号と基準レベルにクランプするクランプ手
段の出力信号との差に対応したフィールドバック信号を
生成するものであるｎ行並列読み出し固体撮像素子を用
いた撮像装置。(2) In the imaging device described in (1) above, each clamp level control means controls the clamping means to which the clamp level control means supplies the feedback signal during a period excluding the blanking period from the vertical optical black period. An imaging device using an n-row parallel readout solid-state imaging device that generates a feedback signal corresponding to the difference between an output signal and an output signal of a clamping means that clamps it to a reference level.
（作用〕
前記（１）、（２）の構成により、各増幅手段及び各ク
ランプ手段における各ゲイン及び各クランプ電位が温度
等により変動しても、各クランプ手段の出力信号は同一
レベルにクランプされる。(Function) With the configurations (1) and (2) above, even if the gains and clamp potentials of each amplification means and each clamping means vary due to temperature, etc., the output signal of each clamping means is clamped to the same level. Ru.
以下、本発明を実施例により説明する。 The present invention will be explained below with reference to Examples.
第１図に、３行並列読み出しＣＣＤセンサからの出力信
号Ｅ ｒ 、 Ｅ２ 、 Ｅ３をマルチブレクスする際
の、本発明の実施例を示す。FIG. 1 shows an embodiment of the present invention when multiplexing the output signals E r , E2, E3 from a three-row parallel readout CCD sensor.
但し、Ｅ１〜Ｅ３はＣＤＳ （相関２重サンプリング）
等の信号処理はすでに受けているものとする。However, E1 to E3 are CDS (correlated double sampling)
It is assumed that such signal processing has already been performed.
第１図において、ＣＣＤセンサ出力Ｅ１〜Ｅ３は、１０
１〜１０３の増幅器（増幅手段）により、それぞれ等し
い振幅となる。次に１０４〜１０６のクランプ回路（ク
ランプ手段）により、それぞれＶｒｌ〜ｖ、、３の電位
にクランプされる。この際、クランプパルスとしては、
水平及び垂直のＯＢの位置を示すＣＰＯＢパルスを用い
る。そして、スイッチＳ、（スイッチ手段）により各信
号をマルチブレクスして連続した映像信号を得る。In FIG. 1, the CCD sensor outputs E1 to E3 are 10
The amplifiers 1 to 103 (amplifying means) provide the same amplitude. Next, clamp circuits (clamping means) 104 to 106 clamp the voltages to potentials Vrl to v, , 3, respectively. At this time, the clamp pulse is
A CPOB pulse is used to indicate the horizontal and vertical OB position. Then, each signal is multiplexed by switch S (switch means) to obtain a continuous video signal.
次に、１０７のブランキング回路（ブランキング手段）
により、映像信号のブランキング期間をマスクする（所
定の直流レベルに置き換える）。Next, 107 blanking circuit (blanking means)
The blanking period of the video signal is masked (replaced with a predetermined DC level).
次に１０８〜１１０，１１６〜１１８のサンプル＆ホー
ルド回路及び１１１．１１９の減算器により、第５図に
示すＶ Ｂ＠、 Ｖ ｅ４を得る。ただし、第５図では
、各出カイ３号のクランプレベルが理解し易いように、
光入力のない状態で示している。Next, V B@ and Ve4 shown in FIG. 5 are obtained by sample-and-hold circuits 108 to 110 and 116 to 118 and subtracters 111 and 119. However, in Figure 5, the clamp level of each output No. 3 is shown for ease of understanding.
Shown without optical input.
各サンプル＆ホールド回路に加えるサンプルパルスＣに
１〜ＣＫ３は、第５図に示す通りであり、信号Ｅ。ｕｔ
中に含まれる信号Ｅ、〜Ｅ３の各クランプ電位の誤差信
号を信号Ｅ２を基準として求めるため、相関２ｆｆｌサ
ンプリングと同一の構成により得る。The sample pulses C1 to CK3 applied to each sample and hold circuit are as shown in FIG. 5, and the signal E. ut
In order to obtain the error signal of each clamp potential of the signals E and -E3 included therein using the signal E2 as a reference, it is obtained using the same configuration as the correlated 2ffl sampling.
従って、第５図に示すＶ ６６は、信号Ｅ、 −Ｅ２に
相当し、またｖ ａ ｂ ＝ Ｅ ３ Ｅ ２に相当
する。なお、Ｖ６６、 Ｗｅｂは、ＯＢ期間においての
み真の誤差信号としての意味をもつ。次に、Ｖ ６ Ｂ
。Therefore, V 66 shown in FIG. 5 corresponds to the signal E, -E2, and also corresponds to v a b = E 3 E 2 . Note that V66 and Web have a meaning as a true error signal only in the OB period. Next, V 6 B
.
Ｖ。ｂは、それぞれ１１２．１２０のアンプで増幅され
る。V. b are amplified by 112 and 120 amplifiers, respectively.
そして、１１３，１２１のクランプ回路にてブランキン
グ期間（ＢＬＫ）を所定の電位にクランプする。そして
、１１５，１２３のレベル比較器により各クランプ電位
（ブランキング期間の電位でもある）と、誤差信号ｖｅ
の差を求めそれを誤差電流として出力する。Then, the blanking period (BLK) is clamped to a predetermined potential by clamp circuits 113 and 121. Then, level comparators 115 and 123 compare each clamp potential (also the potential during the blanking period) and the error signal ve.
Find the difference between and output it as an error current.
そして、この各誤差電流１ｅは、スイッチＳｚ、Ｓ：ｒ
により第６図に示す垂直ＯＢ期間であるＣＰＯＢ”パル
スの期間のみコンデンサＣ，，Ｃ２へ供給される。そし
て、このコンデンサＣ，，Ｃ２の電位は、次のＦＥＴト
ランジスタＴ、、、Ｔ、、によるソース・フォロアでバ
ッファリングされ、１０６，１０４の各クランプ回路に
フィードバックされクランプ電位となる。即ち、垂直０
８７ｇ１間（ＣＰＯＢ’ ）からブランキング期間（Ｂ
ＬＫ）を除いた期間中の、信号Ｖ、、。Then, each error current 1e is connected to the switch Sz, S:r
Therefore, the potential of the capacitors C, , C2 is supplied to the capacitors C, , C2 only during the period of the CPOB'' pulse, which is the vertical OB period shown in FIG. is buffered by a source follower, and fed back to each clamp circuit 106, 104 to become a clamp potential. That is, the vertical 0
87g1 period (CPOB') to blanking period (B
The signal V, , during the period excluding LK).
Ｖｅｂをとり出して、ブランキング期間中の直流レベル
の影響を除き、真の誤差信号のみを各クランプ回路１０
４，１０６にフィールドバックし、該回路１０４，１０
６のクランプレベルを制御する。このフィールドパック
制御が行われるのは、垂直ＯＢ期間のみであり、映像信
号期間では、コンデンサＣ，，Ｃ２の電位を１フイ一ル
ド期間保持することで、各信号Ｅ、、Ｅ２のクランプ電
位を保持する。Veb is extracted and the influence of the DC level during the blanking period is removed, and only the true error signal is sent to each clamp circuit 10.
4,106, and the circuit 104,10
Controls the clamp level of 6. This field pack control is performed only during the vertical OB period, and during the video signal period, the clamp potential of each signal E, E2 is maintained by holding the potential of the capacitors C, , C2 for one field period. Hold.
このようにして、各クランプ回路からの出力信号！１１
＋ 、 Ｅ２ 、 Ｅ３を同一直流レベルにクランプす
ることができる。In this way, the output signal from each clamp circuit! 11
+, E2, and E3 can be clamped to the same DC level.
以上のサンプル及ホール８回路、減算器、クランプ回路
、レベル比較器、スイッチ等の部分が、請求項でいう”
クランプレベル制御手段“を構成している。The above sample and Hall 8 circuits, subtracters, clamp circuits, level comparators, switches, etc. are referred to in the claims.
It constitutes "clamp level control means".
第１図に示す実施例において、ブランキング回路の出力
を用いてフィードバック制御を行っているが、本発明は
こわに限定されるものではなく、ガンマ補正などの映像
信号処理を行った後の、映像信号を用いてもさしつかえ
ない。また、本発明は、一般にｎ（但しｎ＝２．３．４
・・・・・・）行並列読み出し撮像素子を用いた撮像装
置に対しても通用可能である。In the embodiment shown in FIG. 1, feedback control is performed using the output of the blanking circuit, but the present invention is not limited to stiffness, and after performing video signal processing such as gamma correction, It is also possible to use a video signal. Further, the present invention generally provides n (however, n=2.3.4
...) It is also applicable to an imaging device using a row-parallel readout imaging element.
（発明の効果）
以上説明したように１本発明によれば、ｎ行並列読み出
し固体撮像素子のｎ個の出力信号を常に同一の直流レベ
ルにクランプしてマルチプレクスできるため、キャリア
・リークの発生を十分低くすることが可能となる。(Effects of the Invention) As explained above, according to the present invention, the n output signals of the n-row parallel readout solid-state image sensor can be multiplexed by always clamping them to the same DC level, thereby preventing the occurrence of carrier leakage. can be made sufficiently low.
第１図は、本発明の一実施例のブロック図、第２図は２
行水平ＣＯＤにより並列読み出しＣＣＤセンサの概念図
、第３図は同ＣＣＤセンサのためのマルチプレクス回路
、第４図はガンマ補正回路の人出力特性図、第５図はク
ランプ回路１０４〜１０６．スイッチＳ＋の動作説明図
、第６図前記実施例の第１フイールドの動作を示すタイ
ミングチャートである。
１０１〜ｌ Ｏ３＝−−−−増幅器（増幅手段）力゛ｙ
マ禰゛正口路のへ土力竹・陛図
第４８１
１１３．１２１・・・・・・クランプ回路１１５．１２
３・・・・・・レベル比較器Ｓ、−・・・・・スイッチ
（スイッチ手段）Ｓ２ 、 Ｓ３ ”・・・・スイッチFIG. 1 is a block diagram of an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a block diagram of an embodiment of the present invention.
A conceptual diagram of a parallel readout CCD sensor using row-horizontal COD, FIG. 3 is a multiplex circuit for the same CCD sensor, FIG. 4 is a human output characteristic diagram of the gamma correction circuit, and FIG. 5 is a clamp circuit 104 to 106. FIG. 6 is a timing chart showing the operation of the first field of the embodiment. 101~l O3=----Amplifier (amplification means) power y
481 113.121...Clamp circuit 115.12
3...Level comparator S,...Switch (switch means) S2, S3''...Switch
Claims (2)
しｎ＝２、３、４・・・・・・）行並列読み出し固体撮
像素子を用いた撮像装置であって、該固体撮像素子のｎ
個の出力を夫々受けて利得調整を行うｎ個の増幅手段と
、該増幅手段の出力信号を夫々受けそのオプティカル・
ブラック画素部分のレベルを、基準レベルにクランプす
る１個のクランプ手段及びフィールドバック信号による
可変レベルにクランプする（ｎ−１）個のクランプ手段
と、該クランプ手段のｎ個の出力信号をマルチプレスク
するスイッチ手段と、該スイッチ手段の出力信号に対し
非画素信号期間をマスクするブランキング手段と、該ブ
ランキング手段よりも後段部の映像信号より前記（ｎ−
１）個のクランプ手段の前記フィールドバック信号を生
成する（ｎ−１）個のクランプレベル制御手段とを備え
ていることを特徴とするｎ行並列読み出し固体撮像素子
を用いた撮像装置。(1) An imaging device using an n (n=2, 3, 4, etc.) row parallel readout solid-state image sensor having vertical optical black pixels, the solid-state image sensor having n
n amplifying means each receiving the output signal of the amplifying means and adjusting the gain;
One clamping means clamps the level of the black pixel portion to a reference level, (n-1) clamping means clamps the level of the black pixel portion to a variable level based on a feedback signal, and the n output signals of the clamping means are multiplexed. a blanking means for masking a non-pixel signal period with respect to the output signal of the switching means;
1) (n-1) clamp level control means for generating the feedback signals of the clamp means; an imaging apparatus using an n-row parallel readout solid-state image sensor;
ベル制御手段は、垂直オプティカル・ブラック期間から
ブランキング期間を除いた期間中の、当該クランプレベ
ル制御手段がフィードバック信号を供給するクランプ手
段の出力信号と基準レベルにクランプするクランプ手段
の出力信号との差に対応したフィールドバック信号を生
成するものであることを特徴とするｎ行並列読み出し固
体撮像素子を用いた撮像装置。(2) In the imaging device according to claim 1, each clamp level control means outputs an output of the clamp means to which the clamp level control means supplies the feedback signal during a period excluding the blanking period from the vertical optical black period. An imaging device using an n-row parallel readout solid-state imaging device, characterized in that it generates a feedback signal corresponding to the difference between a signal and an output signal of a clamping means for clamping to a reference level.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1142922A JPH039679A (en) | 1989-06-07 | 1989-06-07 | Image pickup device using n-row of parallel reading solid-state image pickup elements |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1142922A JPH039679A (en) | 1989-06-07 | 1989-06-07 | Image pickup device using n-row of parallel reading solid-state image pickup elements |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH039679A true JPH039679A (en) | 1991-01-17 |
Family
ID=15326752
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1142922A Pending JPH039679A (en) | 1989-06-07 | 1989-06-07 | Image pickup device using n-row of parallel reading solid-state image pickup elements |
Country Status (1)
| Country | Link |
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